(57)【要約】【課題】超臨界流体による洗浄能力の向上を図る。【解決手段】洗浄装置１を、チャンバーが、洗浄対象物の配置部に超臨界流体を導入する導入部を有し、かつ、チャンバーを構成する蓋体が、洗浄対象物の配置部との対向面に、超臨界流体の流路と交差する凹凸を有する構成とする。【選択図】図１
2007324542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体と、該支持体上に洗浄対象物の配置部を介して設けられる蓋体と、を有する洗浄チャンバーを備え、
上記チャンバーが、上記配置部に超臨界流体を導入する導入部を有し、
上記蓋体が、上記配置部との対向面に、上記超臨界流体の流路と交差する凹凸を有する
ことを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
上記凹凸の深さが、上記凹凸の凹部と上記洗浄対象物との距離に比して、１／２以上１未満となる距離に選定される
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
上記支持体及び上記蓋体のうち、少なくとも一方が、水平面内移動を可能とされ、
上記水平面内移動前には上記凹凸の凹部に接していた空間の少なくとも一部を、上記水平面内移動後には上記凹凸の凸部が占めるように、上記洗浄対象物に対する上記蓋体の相対位置が選定される
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項４】
上記支持体及び上記蓋体のうち、少なくとも一方が、水平面内回転を可能とされ、
上記水平面内回転前には上記凹凸の凹部に接していた空間の少なくとも一部を、上記水平面内回転後には上記凹凸の凸部が占めるように、上記洗浄対象物に対する上記蓋体の相対位置が選定される
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項５】
上記支持体及び上記蓋体の離間距離が、少なくとも一方の垂直移動によって選定される
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項６】
上記凹凸により、上記対向面に螺旋形状が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項７】
上記洗浄対象物の水平面の中心と、上記蓋体の水平面の中心とが、異なる水平面内位置に選定される
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項８】
上記超臨界流体の導入部が、上記蓋体の内部に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項９】
上記超臨界流体が、超臨界二酸化炭素である
ことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項１０】
超臨界流体を洗浄媒体として用いる洗浄方法であって、
支持体上に、洗浄対象物を配置する工程と、
上記洗浄対象物上に、上記洗浄対象物との対向面に上記超臨界流体の流路と交差する凹凸を有する蓋体を、上記洗浄対象物とは離して配置する工程と、
上記洗浄対象物に向けて、上記超臨界流体を導入する工程と、を有する
ことを特徴とする洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界流体を洗浄媒体として用いる洗浄装置と、この洗浄装置を用いて行うことができる洗浄方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板や、半導体基板を有する電子機器等の装置においては、性能向上の要求に応えるために、高集積化が進められている。この高集積化には、配線パターン等の微細化が必要となる。また、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ；Micro Electro Mechanical System）と呼称されるマイクロマシーンや、光ディスクをはじめとする記録媒体などにおいても、やはり性能向上を目的として、高密度化が進められている。この高密度化にも、やはり、素子や媒体を構成する部材等の微細化が必要となる。
更に、これらの、基板、装置、素子、媒体など、微細化が必要となる構造物においては、微細化の対象となるもの（配線パターンや部材など）の形状も、幅に対する高さの比（アスペクト比）が高い、細長の形状に変化する傾向にある。
【０００３】
ところで、これらの構造物においては、僅かな欠陥や異物の存在が構造物全体に大きな影響を及ぼすため、その製造過程で洗浄を行うことが必須とされている。従来の洗浄手法としては、アンモニア過水やフッ酸などの薬液を用いる手法が挙げられる。このような薬液を使用する手法によって洗浄を行った場合には、引き続いて、薬液を半導体基板から除去するために乾燥を行うことが必要となる。
しかし、微細化が進んだ構造物においては、配線パターンや部材などが、従来に比べて脆くなっている。したがって、この微細化が進んだ構造物を対象とする処理は、洗浄処理をはじめ、構造物の変形及び破壊（パターン倒れなど）を引き起こすおそれが強い。例えば、この微細構造物に対して液体を作用させた後に乾燥を行う際、パターン間に液体が残留し、かつ液体からパターンの一部が露出する状態を経るため、液体の表面張力によってパターンの変形や破壊が生じるおそれが強い。
【０００４】
これに対して、超臨界流体を用いた洗浄方法が提案された。
超臨界流体は、気体と液体の中間的な特性を持つ流体である。超臨界流体は、密度が気体よりも大きいという特徴を有するため、洗浄対象物に残存した異物（パーティクルなどの汚染物質やレジスト残渣など）を、物理的な力を併用して除去することができる。また、超臨界流体は、表面張力がなく、浸透性が液体よりも高いという特徴を有するため、薬液を使用した洗浄よりも洗浄対象物に加わる負荷を低減できる。
したがって、超臨界流体を洗浄媒体として用いることにより、微細化された構造物が、より複雑なパターンや脆い部材を有している場合にも、非破壊でかつ微細な部分の汚染を除去することができると考えられていた。
【０００５】
しかしながら、超臨界流体を洗浄媒体とする洗浄方法においては、構造物の変形や破壊を抑制できるものの、異物の除去が十分になされない。
これは、超臨界流体の粘性が極端に低いためと考えられる。つまり、超臨界流体を単純に洗浄対象物の表面に供給するだけでは、図８に示すように、異物に十分作用する（物理力を十分に与える）ことのないまま、超臨界流体が流動（通過）してしまうと考えられる。
【０００６】
この問題に対し、超臨界状態を維持しつつ流体の圧力を高める手法が提案されている。この手法によれば、流体の粘性と密度が増加するので、基板上に付着している異物に対して与える物理力を増大させることはできる。
しかしながら、この手法では、洗浄に十分な物理力を得ることはまだ難しく、更に超臨界流体の使用量も極端に増大してしまうため、コストや環境負荷の面からも好ましいとは言い難い。
【０００７】
また、超臨界流体の流路を狭める（例えば、洗浄装置におけるチャンバー内の支持体から蓋体までの高さを抑える）ことにより、せん断応力を高めて除去効果の向上を図る手法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、洗浄対象物に蓋体が接触することを確実に回避するためには、支持体から蓋体までの高さが一定以上に保持される事が好ましい。例えば、洗浄対象物を回転させて洗浄するような手段を用いた場合、その面積が大きい場合などには、回転による作用で洗浄対象物が僅かに変形し、蓋体に干渉するおそれが生じる。そして、このようなおそれが生じる場合には、洗浄力向上に必要な程度まで流路を狭めることが、不可能となる。
【特許文献１】特開2005-72568号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、超臨界流体が有する前述の特徴を損なうことなく、洗浄能力の向上を可能とする洗浄装置と、この洗浄装置を用いて行うことのできる洗浄方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る洗浄装置は、支持体と、該支持体上に洗浄対象物の配置部を介して設けられる蓋体と、を有する洗浄チャンバーを備え、上記チャンバーが、上記配置部に超臨界流体を導入する導入部を有し、上記蓋体が、上記配置部との対向面に、上記超臨界流体の流路と交差する凹凸を有することを特徴とする。
この洗浄装置においては、洗浄対象物の配置部に超臨界流体が導入されると、この配置部内の超臨界流体は、流動に伴って、蓋体の凹凸に応じて膨張と圧縮とを繰り返す。蓋体の凸部に応じて超臨界流体が圧縮される位置では、超臨界流体の密度及び粘性が向上する。
【００１０】
本発明に係る洗浄方法は、超臨界流体を洗浄媒体として用いる洗浄方法であって、支持体上に、洗浄対象物を配置する工程と、上記洗浄対象物上に、上記洗浄対象物との対向面に上記超臨界流体の流路と交差する凹凸を有する蓋体を、上記洗浄対象物とは離して配置する工程と、上記洗浄対象物に向けて上記超臨界流体を導入する工程と、を有することを特徴とする。
この洗浄方法においては、洗浄媒体である超臨界流体を、蓋体の凹凸に応じて膨張と圧縮とを繰り返しながら流動させることができる。蓋体の凸部に応じて超臨界流体が圧縮する際には、超臨界流体の密度及び粘性が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る洗浄装置によれば、チャンバーが、洗浄対象物の配置部に超臨界流体を導入する導入部を有し、かつ、上記蓋体が、洗浄対象物の配置部との対向面に、超臨界流体の流路と交差する凹凸を有することから、前述した超臨界流体の特徴を損なうことを回避しながらも、超臨界流体の洗浄能力を、特に蓋体の凸部に応じて超臨界流体が圧縮される位置で向上させることができる。
【００１２】
本発明に係る洗浄方法によれば、支持体上に、洗浄対象物を配置する工程と、洗浄対象物上に、この洗浄対象物との対向面に上記超臨界流体の流路と交差する凹凸を有する蓋体を、洗浄対象物とは離して配置する工程と、洗浄対象物に向けて超臨界流体を導入する工程と、を有することから、前述した超臨界流体の特徴が損なわれることを回避しながらも、特に蓋体の凸部に応じた超臨界流体の圧縮によって、より良い洗浄を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
＜洗浄装置の実施の形態＞
本発明に係る洗浄装置の、実施の形態を説明する。
本実施形態では、洗浄装置が枚葉式の洗浄装置であり、かつ超臨界流体として超臨界二酸化炭素（ＣＯ２）を用いる場合を例として、説明を行う。
【００１５】
図１Ａと図１Ｂは、それぞれ、本実施形態に係る洗浄装置の構成を示す模式図と、本実施形態に係る洗浄装置の要部となるチャンバーの概略構成図である。
本実施形態に係る洗浄装置１は、図１Ａに示すように、チャンバー２と、このチャンバー２に超臨界二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給システム３と、二酸化炭素供給システム３から供給された液状の二酸化炭素を昇圧する昇圧ポンプ４と、チャンバー２に、エッチング剤、相溶剤、洗浄剤等（以下、総称して洗浄剤と言う）を供給する洗浄剤供給ユニット５と、チャンバー２から排出された超臨界二酸化炭素を二酸化炭素ガスと洗浄剤に気液分離して洗浄剤を回収する気液分離・洗浄液回収ユニット６と、この気液分離・洗浄液回収ユニット６で分離された二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収システム７とを備えている。
【００１６】
本実施形態において、二酸化炭素供給システム３は、二酸化炭素の温度調節機構８を備え、液化二酸化炭素を昇圧ポンプ４に供給する。
また、洗浄剤供給ユニット５は、昇圧ポンプ９を備え、昇圧ポンプ９により洗浄剤を昇圧して、二酸化炭素供給システム３から送られる超臨界二酸化炭素と混合させる。
また、気液分離・洗浄液回収ユニット６は、気液分離槽１０と、洗浄剤回収タンク１１とを備え、常圧の気液分離槽１０で二酸化炭素ガスと液状の洗浄剤とに分離し、二酸化炭素ガスを二酸化炭素回収システム７に送るとともに、洗浄剤を洗浄剤回収タンク１１で回収する。
【００１７】
本実施形態に係る洗浄装置１において、チャンバー２は、図１Ｂに示すように、支持体（底板）２１と、この支持体２１上に洗浄対象物（例えば半導体基板）２２の配置部を介して設けられる蓋体２３とを有する。
チャンバー２は、洗浄対象物２２の配置部に超臨界二酸化炭素を導入する導入部２４を有している。洗浄を行う際には、この導入部２４から導入された超臨界二酸化炭素が、排出部２５に向けて流動する（図中矢印）ことにより、洗浄対象物２２の表面に付着していた異物の除去がなされる。
本実施形態においては、更に、蓋体２３が、凸部（リブ）２６と凹部（溝）２７とが交互に配されて凹凸状とされた対向面２８を有している。この対向面２８の凹凸は、超臨界二酸化炭素の流路と交差する延在方向を有して配置されている。すなわち、洗浄を行う際には、導入部２４から排出部２５へ向かう流路を形成する超臨界二酸化炭素が、この流路と交差する方向にそれぞれ延在する凸部２６及び凹部２７の各周辺を交互に通過して、圧縮と膨張を繰り返すことになる。
【００１８】
図２Ａは、本実施形態に係る洗浄装置１の要部であるチャンバー２における、超臨界二酸化炭素のより詳細な流路を示す、模式図である。
流動する超臨界二酸化炭素は、凸部２６の手前（領域１）では流路が狭くなるために圧縮され、圧縮されて以降凹部２７の周辺を通過するまで（領域２）では、流路が広くなるために膨張する。
凸部２６の手前では、超臨界二酸化炭素の密度及び粘性が、圧縮に伴って向上し、更に狭い流路に様々な角度から超臨界二酸化炭素が高速で流れ込んでくるため、異物２９ａに対して特に強い応力を加えることができる。したがって、従来の、凹凸のない蓋体による洗浄装置では除去しきれなかった異物２９ａを、除去することが可能となる。
なお、凸部２６の手前で圧縮された後の超臨界二酸化炭素は、それ以上に圧縮されることなく、凹部２７の近傍に至ると流路が広くなるために膨張する。したがって、異物２９ｂ及び異物２９ｃは、超臨界二酸化炭素から受ける力が弱まるため、除去されない。しかし、本実施形態に係る洗浄装置によれば、実際に洗浄を行う際、後述するように、水平方向に関する蓋体２３の移動や回転によって、蓋体２３と洗浄対象物２２との相対位置関係を変化させることも可能とされる。したがって、必要な場合には、異物２９ｂ及び異物２９ｃを、超臨界二酸化炭素が圧縮される位置（領域１）に含ませることができる。
【００１９】
ここで、蓋体２３における、対向面２８の凹凸形状について検討した結果について、説明する。
図２Ｂは、蓋体２３の対向面２８を構成する、凸部２６と凹部２７との凹凸深さ（図中Ｌ）と流路の高さ（図中Ｈ）との関係を示す、模式図である。
この凹凸の深さＬは、流路の高さＨ、つまり洗浄対象物２２が載置された状態では洗浄対象物２２と凹部２７との距離Ｈに比して、１／２以上かつ１未満となる距離に選定されることが好ましいと考えられる。
これは、（Ｌ／Ｈ）の値が、１以上であると、洗浄対象物２２が載置された際に洗浄対象物２３と凸部２６とが接触してしまうためである。また、この（Ｌ／Ｈ）の値が１／２以上であれば、図２Ｂに示すように、流路内の流速分布に関して、流れの最も速い中心部分が凸部２６にあたって直進できず、下側に（斜めに）向かうため、異物の除去が特に促進されると考えられるためである。
【００２０】
このような凹凸の深さＬと流路の高さＨとの関係を満たす具体例として、図２Ｃに示すように、凸部から次の凸部までの距離Ｘ１が１０００μｍ、凹部から次の凹部までの距離Ｘ２が２０００μｍ、凸部２６と凹部２７との距離Ｙ１が４５０μｍ、凸部２６と洗浄対象物２２との距離Ｙ２が５０μｍ、洗浄対象物２２と凹部２７との距離Ｙ３が５００μｍとされた構成が挙げられる。
なお、本実施形態に係る洗浄装置１は、チャンバー２が、この寸法形状を有しているものとして説明を行う。
【００２１】
次に、蓋体２３における、凸部２６の形状について検討した結果について、説明する。
本実施形態に係る洗浄装置１において、蓋体２３の凸部２６は、図３Ａに示すように、丸みをおびた形状（ラウンド形状や面取り形状など）でも良いが、図３Ｂに示すように、角ばった形状を有するものが、特に好ましいと考えられる。
これは、凸部２６の形状が丸みをおびた形状（ラウンド形状や面取り形状など）である場合には、超臨界流体が凸部２６直下の狭小路に流入する際、スムーズに流入（通過）しすぎてしまうおそれが残るためである。このように、スムーズに流入しすぎてしまうと、超臨界二酸化炭素の中で、下側に（斜めに）洗浄対象物２２へ向かう成分が形成されにくくなってしまうと考えられる。
【００２２】
したがって、凸部２６の形状を角ばったものとすることにより、超臨界二酸化炭素の、凸部２６の近傍における密度及び粘性のより大きな上昇や、超臨界二酸化炭素の、流動の角度や速度の強い変化によって、洗浄能力の更なる向上を図ることが、特に好ましい。
なお、凸部２６の形状は、直角でなくともよく、例えば図３Ｃに示すように、超臨界二酸化炭素の流動に高い抵抗を示すような、鋭角の角度（図中θ）を有するものであれば良い。
【００２３】
次に、本実施形態に係る洗浄装置１を構成する蓋体２３が、洗浄対象物２２との対向面２８に凹凸を有する構成における、洗浄対象物２２上の異物に対する超臨界二酸化炭素による応力の変化を、シミュレーションで検討した結果について、説明する。
図４Ａは、本実施形態に係る洗浄装置１における圧力分布の模式図である。また、図４Ｂは、従来構成である、蓋体の対向面に凹凸が設けられない（つまりフラットな対向面を有する）洗浄装置１における圧力分布の模式図である。図４Ａ及び図４Ｂにおいて、異物の左側と右側（つまり超臨界二酸化炭素の導入側と排出側）での圧力差が大きいほど、洗浄能力が高いことを示す。
なお、図４Ａは、図２Ａで示した領域１に相当する位置に異物が存在する場合についての結果を示している。
【００２４】
図４Ａ及び図４Ｂから明らかなように、左側から流動してくる超臨界二酸化炭素の圧力分布は、本実施形態に係る洗浄装置における方が、異物の近辺に等圧線が密集していることがわかる。したがって、本実施形態に係る洗浄装置の構成によれば、異物の左側と右側での圧力差を、従来構成によるよりも大きくすることができ、洗浄能力の向上を図ることができることが確認できた。
更に具体的には、図４Ｂに示した従来の装置構成による場合、異物の左側と右側での圧力差が約７．４ＫＰａであったのに対し、図４Ａに示した本実施形態に係る装置構成による場合、圧力差が約１２．５ＫＰａであった。したがって、この例では、従来構成による場合に比べて約１．７倍の圧力差を発生させることができ、高い洗浄能力を得られることが確認できた。
【００２５】
次に、本実施形態に係る洗浄装置１を構成するチャンバー２の、具体的な構成例（第１構成例〜第３構成例）について、説明する。
【００２６】
図５Ａ及び図５Ｂは、チャンバー２の第１の構成例を示す、概略上面図及び概略断面図である。
この第１の構成例では、蓋体２３と洗浄対象物２２との相対位置関係を、水平方向に関して変化させることが可能な構成により、洗浄開始時には図２Ａに示した領域２にあった異物（異物２９ｂ及び異物２９ｃ）に対しても、超臨界二酸化炭素が圧縮される位置（領域１）に含ませることができる。
具体的には、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、蓋体２３が水平方向に揺動（往復スライド）できるよう、蓋体２３の全体幅よりも幅広な位置に、ガイド３１ａ及び３１ｂを設けた構成を有する。
【００２７】
この構成により、支持体２１上に配置された洗浄対象物２２に対し、供給される混合流体の流れる方向と交差する方向に凹凸を有する蓋体２３を、混合流体の流れる方向に平行に（水平面内方向に；つまり凸部２６または凹部２７の延在方向とは直交する方向に）凹凸の幅よりも大きい距離で揺動（繰り返し往復移動）させることができる。
つまり、本構成例においては、支持体２１及び蓋体２３のうち、蓋体２３が、水平面内移動を可能とされている。そして、水平面内の揺動において、移動開始前には、蓋体２３の凹凸２８の凹部２７に接していた空間の少なくとも一部を、移動開始後には、蓋体２３の凹凸２８の凸部２６が占めるように、洗浄対象物２２に対する上記蓋体２３の相対位置が選定（変化）される。
【００２８】
この構成による装置を用いて実際に洗浄を行う際には、導入部２４から排出部２５へ向かう超臨界二酸化炭素が、凸部２６の周辺と凹部２７の周辺で圧縮と膨張を繰り返すのみならず、圧縮や膨張の位置が、洗浄対象物２２からは相対的に変化する。すなわち、洗浄対象物２２の全面が、洗浄能力の高い領域（図２Ａの領域１）となるタイミングを得ることができる。
したがって、この第１の構成例による場合には、洗浄対象物２２の上面全体に、高速かつ高密度の混合流体を作用させることができ、従来の装置によるよりも強い洗浄を、洗浄対象物２２の全体に対して行い、異物の除去を施すことが可能となる。
【００２９】
図６Ａ及び図６Ｂは、チャンバー２の第２の構成例を示す、概略上面図及び概略断面図である。
この第２の構成例でも、前述した第１の構成例と同様、蓋体２３と洗浄対象物２２との相対位置関係を、水平方向に関して変化させることが可能な構成により、洗浄開始時には図２Ａに示した領域２にあった異物（異物２９ｂ及び異物２９ｃ）に対しても、超臨界二酸化炭素が圧縮される位置（領域１）に含ませることができる。
【００３０】
本構成例におけるチャンバー２は、具体的には、蓋体２３の対向面２８において、凸部２６が、図６Ａに示すように、螺旋状に形成されている。すなわち、対向面２８には、凹凸による螺旋形状が形成されている。
また、図６Ｂに示すように、導入部２４が蓋体２３の内部を貫通して、蓋体２３の中心領域に設けられ、排出部２５が洗浄対象物２２の下側に設けられている。更に、排出部２５が、モーター３２及び駆動ベルト３３に連結された回転軸３４と一体とされることにより、蓋体２３の水平方向の回転が可能とされている。
【００３１】
すなわち、この構成例では、蓋体２３の中央領域から導入部２４を通じて洗浄対象物２２の上面に導入された超臨界流体が、周縁領域に（円周方向に）拡散し、その後洗浄対象物２２の下側から排出部２５を通じて排出される。超臨界流体は、洗浄対象物２２の上面で周縁領域に拡散する際、蓋体２３の対向面２８に形成された螺旋形状の凹凸と交差する方向に流動する。異物は、狭小路入り口付近（図２Ａの領域１）で加速された超臨界流体により速やかに除去され、半導体基板の外へ排出される。
なお、蓋体２３の対向面２８に形成される螺旋構造（凹凸２８）は、洗浄対象物２２を全面的に覆うように設けられることが好ましい。つまり、例えば洗浄対象物２２が円形である場合には、少なくとも半径方向について、洗浄対象物２２よりも広い範囲に渡って形成されていることが好ましい。
【００３２】
更に、この構成例においては、支持体２１及び蓋体２３のうち、少なくとも一方を水平面内で回転させることにより、洗浄対象物２２の洗浄面全体が、蓋体２３の凸部２６に近接するタイミングを得ることができる。
つまり、本構成例においては、支持体２１及び蓋体２３のうち、蓋体２３が、水平面内回転を可能とされている。そして、水平面内の回転において、回転開始前には、蓋体２３の凹凸２８の凹部２７に接していた空間の少なくとも一部を、回転開始後には、蓋体２３の凹凸２８の凸部２６が占めるように、洗浄対象物２２に対する上記蓋体２３の相対位置が選定（変化）される。
【００３３】
この構成により、実際に洗浄を行う際には、導入部２４から排出部２５へ向かう超臨界二酸化炭素が、凸部２６の周辺と凹部２７の周辺で圧縮と膨張を繰り返すのみならず、圧縮や膨張の位置が、洗浄対象物２２からは相対的に変化することになる。すなわち、洗浄対象物２２の全面を、時間経過とともに洗浄能力の高い領域（図２Ａの領域１）とすることができる。
したがって、この第２の構成例による場合にも、洗浄対象物２２の上面全体に、高速かつ高密度の混合流体を作用させることができ、従来の装置によるよりも強い洗浄を、洗浄対象物２２の全体に対して行い、異物の除去を施すことが可能となる。
なお、この第２の構成例による場合には、前述した第１の構成例による場合の揺動とは異なり、回転によって、洗浄対象物２２の各部と蓋体２３の凸部２６の相対位置を変位させる構成を有しているため、駆動が特に容易であり、装置の長期安定性（長寿命化）も図られると考えられる。
【００３４】
図７Ａ〜図７Ｃは、チャンバー２の第３の構成例を示す、概略上面図及び模式図である。
この第３の構成例でも、前述した第１及び第２の構成例と同様、蓋体２３と洗浄対象物２２との相対位置関係を、水平方向に関して変化させることが可能な構成により、洗浄開始時には図２Ａに示した領域２にあった異物（異物２９ｂ及び異物２９ｃ）に対しても、超臨界二酸化炭素が圧縮される位置（領域１）に含ませることができる。
具体的には、この第３の構成例では、図７Ａに示すように、蓋体２３が水平方向に回転可能な構成とされている。
【００３５】
つまり、支持体２１及び蓋体２３のうち、蓋体２３が、水平面内回転を可能とされている。そして、水平面内の回転において、回転開始前には、蓋体２３の凹凸２８の凹部２７に接していた空間の少なくとも一部を、回転開始後には、蓋体２３の凹凸２８の凸部２６が占めるように、洗浄対象物２２に対する上記蓋体２３の相対位置が選定（変化）される。
この構成により、実際に洗浄を行う際には、導入部２４から排出部２５へ向かう超臨界二酸化炭素が、凸部２６の周辺と凹部２７の周辺で圧縮と膨張を繰り返すのみならず、圧縮や膨張の位置が、洗浄対象物２２からは相対的に変化する。したがって、洗浄対象物２２の全面が、洗浄能力の高い領域（図２Ａの領域１）となるタイミングを得ることができる。
したがって、この第３の構成例による場合にも、洗浄対象物２２の上面全体に、高速かつ高密度の混合流体を作用させることができ、従来の装置によるよりも強い洗浄を、洗浄対象物２２の全体に対して行い、異物の除去を施すことが可能となる。
【００３６】
なお、本構成例における蓋体２３のように、凹凸２８が同心円状に形成されており、かつ、蓋体２３の回転中心が、凹凸２８の同心円の中心や洗浄対象物２２の回転中心と一致していても、蓋体２３の中心領域から流動してくる超臨界流体が、対向面２８の凸部２６の近傍にさしかかる位置では、洗浄能力の向上が図られ、異物の除去を十分に行うことができる。
しかし、あくまで洗浄対象物２２の全面に渡って、高い洗浄能力を及ぼしたい場合には、図７Ｂに示すように、蓋体２３の水平面の中心（図中Ｏ）と、洗浄対象物２２の水平面の中心（図中Ｏ´）とが、異なる水平面内位置に選定された構成とすることや、図７Ｃに示すように、洗浄対象物２２の回転中心（図中Ｏ´´）自体が可動とされた構成とすることが好ましい。
【００３７】
＜洗浄方法の実施の形態＞
本発明に係る洗浄方法の、実施の形態を説明する。
本実施形態では、図１に示した洗浄装置１を用いる場合の中で、特にチャンバー２が前述の第１構成例（図５Ａ及び図５Ｂ）の構成を有する場合を例として、説明を行う。
【００３８】
まず、洗浄対象物となる半導体基板を、チャンバー２内の支持体２１上に配置する。そして、蓋体２３を垂直に移動させて、支持体２１に対して（または洗浄対象物に対して）所定の離間距離となるように配置するとともに、チャンバー２を密閉状態とする。本実施形態においては、更に、蓋体２３が、凸部（リブ）２６と凹部（溝）２７とが交互に配されて凹凸状とされた対向面２８を有しており、この対向面２８の凹凸は、超臨界二酸化炭素の流路と交差する配置となっている。
続いて、二酸化炭素供給システム３から供給したＣＯ２を昇圧ポンプ４により７．３ＭＰａ以上に加圧するとともに、温度調節機構８で３１．１℃以上に加熱し、超臨界二酸化炭素に転化する。
【００３９】
一方、洗浄剤供給ユニット５から洗浄剤を供給し、昇圧ポンプ９により７．３ＭＰａ以上に加圧して、二酸化炭素供給システム３からの超臨界二酸化炭素に対して０．５〜２０重量％の割合で混合する。
なお、これらの洗浄剤は、一般に、二酸化炭素より臨界温度及び臨界圧力が高いものが多い。この場合、超臨界二酸化炭素との混合流体の臨界温度及び臨界圧力は、超臨界二酸化炭素単体の臨界温度及び臨界圧力より高くなる。このため、洗浄剤の超臨界二酸化炭素に対する溶解性を向上させるために、チャンバー２の温度、圧力を例えば４０℃、１０ＭＰａ以上に、高く保持することが望ましい。
【００４０】
このようにして得た超臨界状態の混合流体を、洗浄チャンバー２の導入部２４から洗浄対象物２２の配置部へ向けて導入（供給）することにより、洗浄を行う。
洗浄を行う際には、導入部２４から排出部２５へ向かう超臨界二酸化炭素が、凸部２６の周辺と凹部２７の周辺を交互に通過して、圧縮と膨張を繰り返す。
【００４１】
また、本実施形態においては、チャンバー２を構成する支持体２１及び蓋体２３のうち、蓋体２３が、水平面内移動を可能とされている。
本実施形態に係る洗浄方法においては、洗浄に際して、蓋体２３を、水平面内移動（繰り返し往復する場合は揺動）させることにより、移動開始前には、蓋体２３の凹凸２８の凹部２７に接していた空間の少なくとも一部を、移動開始後には、蓋体２３の凹凸２８の凸部２６が占めるように、洗浄対象物２２に対する上記蓋体２３の相対位置を変化させる（選定する）。例えば、支持体２１上に配置された洗浄対象物２２に対し、供給される混合流体の流れる方向と交差する方向に凹凸を有する蓋体２３を、水平面内方向に、１組凹凸の幅よりも大きい距離で揺動（繰り返し往復）させる。
これにより、洗浄対象物２２の全面が、蓋体２３の凸部２６の近傍位置になるタイミングを得るように洗浄を行う。
したがって、本実施形態に係る洗浄方法においては、洗浄対象物２２の上面全体に、高速かつ高密度の混合流体を作用させ、従来の装置よりも強い洗浄を、洗浄対象物２２の全体に対して行い、異物の除去を施すことが可能となる。
【００４２】
異物の除去を行った後、洗浄対象物２２に対して、洗浄剤を含まない純粋な超臨界二酸化炭素を導入部２４から導入することにより、混合流体中の洗浄剤濃度を徐々に薄めながら、混合流体を排出部２５より排出する。
洗浄剤濃度を十分に低くした後、チャンバー２内の圧力を下げて、気体状態の二酸化炭素をも排出する。その後、チャンバー２内の温度を下げることにより、洗浄対象物の空洞や隙間は気体の二酸化炭素に満たされるため、乾燥させることができる。具体的には、超臨界二酸化炭素を用いた場合、３１．１℃以上、７.３８ＭＰａ以上で洗浄を行った後、温度を３１．１℃以上に保持しつつ、圧力を大気圧まで減圧し、その後で温度を３１．１℃以上から室温（例えば２０℃）まで下げ、乾燥する。
その後、乾燥した洗浄対象物２２を、チャンバー２内から取り出す。
【００４３】
なお、使用済みの混合流体は、排出部２５から排出する。具体的には、チャンバー２の内部圧力が一定以上の圧力になると、圧力調整弁が開いて混合流体が排出される。排出された混合流体は、気液分離槽１０と洗浄剤回収タンク１１とによって、分離排出される。このように、洗浄チャンバー内に充填された混合流体を適宜排出することにより、洗浄チャンバー内の圧力、温度を一定に保つことができる。
【００４４】
排出された混合流体は、超臨界二酸化炭素と洗浄剤とに分離する。
超臨界二酸化炭素は、圧力調整弁で断熱膨張して圧力が気液分離槽内で大気圧に戻すことによって、気体状態で二酸化炭素回収システム７へと送る。気体として排出された二酸化炭素ガスは、ＣＯ２回収システム７で回収する。回収した排出液や二酸化炭素ガスは、利用できる状態に再生して再利用することもできる。
一方、二酸化炭素が除去された洗浄液は、洗浄剤回収タンク１１で回収する。なお、洗浄対象物２２から除去された異物（微粒子等）は、洗浄液中に溶解又は拡散した状態のまま、洗浄剤回収タンクに蓄積する。
【００４５】
以上、実施の形態で説明したように、本発明に係る洗浄装置、及び洗浄方法によれば、前述した超臨界流体の特徴を損なうことを回避しながらも、超臨界流体の洗浄能力を、特に蓋体の凸部に応じて超臨界流体が圧縮される位置で向上させることができる。
特に、洗浄媒体の使用量増加を必要としないことは、洗浄媒体が超臨界流体である場合には重要である。超臨界流体は圧力が高い状態にあるため、流速や粘性の上昇を流量に依存しようとすると、大幅な流量増加が必要となる。本発明によれば、このような大幅な流量増加や、それに伴う装置の大型化やコスト及びノイズの増加を、全て回避することも可能となる。
【００４６】
なお、以上の実施の形態の説明で挙げた使用材料及びその量、処理時間及び寸法などの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法形状及び配置関係も概略的なものである。すなわち、本発明は、この実施の形態に限られるものではない。
例えば、以上の実施形態では、洗浄対象物が半導体基板である場合を例として説明を行ったが、本発明に係る洗浄装置及び洗浄方法は、基板のほか、前述したものをはじめとする装置、素子、媒体などを洗浄対象物とし得るなど、本発明は、種々の変形及び変更をなされうる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】Ａ，Ｂ  それぞれ、本発明に係る洗浄装置の一例における、構成を示す模式図と、この洗浄装置の要部となるチャンバーの概略構成図である。
【図２】Ａ〜Ｃ  それぞれ、本発明に係る洗浄装置の一例における、蓋体の形状に関する説明に供する模式図である。
【図３】Ａ〜Ｃ  それぞれ、本発明に係る洗浄装置の一例における、蓋体の凸部の形状に関する説明に供する模式図である。
【図４】Ａ，Ｂ  それぞれ、本発明に係る洗浄装置の一例と、従来の洗浄装置とにおける、圧力分布の検討結果を示す模式図である。
【図５】Ａ，Ｂ  それぞれ、本発明に係る洗浄装置の要部となる、チャンバーの構成例を示す、概略上面図と概略断面図である。
【図６】Ａ，Ｂ  それぞれ、本発明に係る洗浄装置の要部となる、チャンバーの構成例を示す、概略上面図と概略断面図である。
【図７】Ａ〜Ｃ  それぞれ、本発明に係る洗浄装置の要部となる、チャンバーの構成例を示す、概略上面図と模式図である。
【図８】従来の洗浄装置の説明に供する模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１・・・洗浄装置、２・・・チャンバー、３・・・二酸化炭素供給システム、４・・・昇圧ポンプ、５・・・洗浄剤供給ユニット、６・・・気液分離洗浄液回収ユニット、７・・・二酸化炭素回収システム、８・・・温度調節機構、９・・・昇圧ポンプ、１０・・・気液分離槽、１１・・・洗浄剤回収タンク、２１・・・支持体、２２・・・洗浄対象物、２３・・・蓋体、２４・・・導入部、２５・・・排出部、２６・・・凸部、２７・・・凹部、２８・・・対向面、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ，２９ｅ・・・異物、３１ａ，３１ｂ・・・ガイド、３２・・・モーター、３３・・・駆動ベルト、３４・・・回転軸、１０１・・・従来の洗浄装置、１０２・・・従来のチャンバー、１２２・・・洗浄対象物、１２３・・・蓋体、１２９ａ・・・異物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図４】
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